Aparatura wysokocisnieniowa do przerobki plastycznej materialow z duzymi odksztalceniami na zimno

摘要

Obrobka plastyczna z duzymi odksztalceniami powoduje rozdrobnienie mikrostruktury materialow co skutkuje wzrostem wlasnosci mechanicznych. Aby powstrzymac utrate spojnosci materialu podczas odksztalcania nalezy zachowac duze naprezenia sciskajace w strefie odksztalcenia. W pracy przedstawiono korzystny wplyw wysokiego cisnienia na wzrost plastycznosci i powstrzymanie pekania poprzez zastosowanie metody przeciskania przez rownoosiowy kanal katowy ECAP i wyciskania hydrostatycznego HE. Opisano konstrukcje pras, ich podstawowe osiagi i parametry procesow. Scharakteryzowano prase do HE o srednicy 22mm do 2 GPa i stanowisko do procesu ECAP o przekroju 30mm i nacisku do 2.3 GPa, uwzgledniajac optymalizowanie konstrukcji z wykorzystaniem metod analitycznych opartych o teorie sprezystosci i plastycznosci Lame'a, oraz metoda elementow skonczonych MES. Analizie poddano materialy komor roboczych i podstawowe parametry procesu. Zredukowane naprezenia wezlowe komory ECAP ze stali S600 i komory HE ze stali 45HNMFA wykazaly, ze wytrzymalosci dla maksymalnych obciazen nie sa przekroczone. Dla stopu aluminium 6060 optymalny kat naroza kwadratowego kanalu ECAP wynosi 16°. Przedstawiono, okreslone metoda MES, niejednorodnosc odksztalcenia plastycznego przy wyciskaniu hydrostatycznym kwadratowego profilu miedzi oraz obszary lokalizacji umocnienia podczas wyciskania zlozonego profilu z tytanu. Opisano latwosc laczenia ze soba obu technik SPD i jego wykorzystania w celu wzmacniania efektu rozdrabniania ziaren do rozmiarow nanometrycznych. Wykazano, ze rozdrabnianie mikrostruktury metodami deformacji pod wysokim cisnieniem prowadzi do wzrostu wytrzymalosci o ponad 70% (miedz i stop tytanu Ti grade 5) oraz granicy plastycznosci powyzej 100% (stop niklu C65500 i aluminium 5483). Przedstawiono obszary mozliwych zastosowan przetworzonych materialow jak instrumentarium i implanty medyczne, elementy zlaczne, oprzyrzadowanie spawalnicze czy rury i profile zlozone.